付艷玲（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

2013年大慶油田采油七廠電網(wǎng)共發(fā)生線路故障376 次，其中由于雷擊、惡劣天氣造成的瞬時(shí)故障強(qiáng)送成功的[1]為166 次，占總數(shù)的47%。線路發(fā)生瞬時(shí)故障時(shí)，電力系統(tǒng)可以很快恢復(fù)供電，但瞬時(shí)故障已經(jīng)造成大面積停井。目前國(guó)內(nèi)油田抽油機(jī)普遍采用的是人工啟井，即恢復(fù)供電后由工人1 口井1 口井的啟動(dòng)。由于七廠地處外圍，人工啟井時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)產(chǎn)量影響大。以電網(wǎng)故障影響停井30 口為例，每次故障恢復(fù)供電后啟井時(shí)間需1～3 h，按1 口油井1 h 產(chǎn)油0.06 t 計(jì)算，一次線路瞬時(shí)故障將影響原油產(chǎn)量0.18～0.54 t。此外，目前部分油井應(yīng)用的抽油機(jī)二次啟動(dòng)主要是產(chǎn)能項(xiàng)目配套的二次啟動(dòng)配電箱，工作原理是停電后只要恢復(fù)供電，啟動(dòng)模塊就自動(dòng)啟動(dòng)抽油機(jī)。如果前線工人在現(xiàn)場(chǎng)操作的時(shí)候突然來(lái)電，很容易發(fā)生安全事故，存在安全隱患，因此目前此項(xiàng)功能基本停用。為了解決這一問(wèn)題，2014年在敖南地區(qū)敖七乙線94078 線路安裝試驗(yàn)了20 套抽油機(jī)限時(shí)延時(shí)自啟動(dòng)裝置。

1 限時(shí)延時(shí)自啟動(dòng)裝置

在油田電網(wǎng)中，為了電網(wǎng)的安全，變壓器在投入使用時(shí)都要求將其所帶的負(fù)荷斷開(kāi)，因此，抽油機(jī)配電箱需要具有抽油機(jī)失電脫扣功能，只要低壓母線瞬時(shí)斷電，則電路全部斷開(kāi)。當(dāng)?shù)蛪耗妇€上電時(shí)，抽油機(jī)由于線路瞬時(shí)失壓而全部斷開(kāi)，在恢復(fù)供電時(shí)需要工作人員給抽油機(jī)逐一供電，在增加前線工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)也延長(zhǎng)了油井的停電時(shí)間，降低了電網(wǎng)的供電可靠性，降低了產(chǎn)量。在充分考慮普通的抽油機(jī)延時(shí)自啟動(dòng)裝置安全隱患的基礎(chǔ)上，研發(fā)了抽油機(jī)限時(shí)延時(shí)自啟動(dòng)裝置。

1.1 技術(shù)原理

抽油機(jī)限時(shí)延時(shí)自啟動(dòng)裝置的控制原理（圖1）為：當(dāng)線路發(fā)生瞬時(shí)故障后，變電所自動(dòng)重合閘功能將在故障3 s 后重新合閘，停電的瞬間，延時(shí)自啟動(dòng)裝置利用邏輯控制技術(shù)使電路開(kāi)始計(jì)時(shí)，可設(shè)定為停電后5 s（可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)定）時(shí)啟井。當(dāng)5 s 內(nèi)供電恢復(fù)，則抽油機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)5 s 時(shí)檢測(cè)為供電沒(méi)有恢復(fù)，則自啟裝置不運(yùn)行，并且以后不再檢測(cè)（避免事故發(fā)生），直到人為進(jìn)行啟井。延時(shí)自啟動(dòng)裝置的接線見(jiàn)圖2，內(nèi)附的延時(shí)自啟動(dòng)接觸器的接線見(jiàn)圖3，接觸器接線端子明細(xì)見(jiàn)圖4。

圖1 裝置控制

正常運(yùn)行時(shí)，抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)由開(kāi)關(guān)KM 正常供電，停電后自動(dòng)啟動(dòng)模塊立即開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果5 s內(nèi)電力恢復(fù)，自動(dòng)啟動(dòng)模塊通過(guò)邏輯控制使常開(kāi)觸點(diǎn)HZ 閉合，啟動(dòng)抽油機(jī)；如果超過(guò)5 s 后電力沒(méi)有恢復(fù)，則通過(guò)邏輯控制使常閉觸點(diǎn)FZ 打開(kāi)，設(shè)置閉鎖，即使以后電力恢復(fù)自動(dòng)啟動(dòng)模塊也不送電，需要現(xiàn)場(chǎng)解鎖后送電。自動(dòng)啟動(dòng)過(guò)程可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)置時(shí)間延時(shí)邏輯，并設(shè)置可靠超級(jí)電容電源確保邏輯控制的完成。

圖2 箱體進(jìn)出線接線圖 圖3 接觸器基本原理圖

圖4 接觸器接線端子明細(xì)

1.2 功能描述

抽油機(jī)限時(shí)延時(shí)自啟動(dòng)裝置共包含4 部分功能。

基本功能：電控箱控制器檢測(cè)母線電壓和分閘按鈕、交流接觸器狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生瞬時(shí)停電時(shí)，電控檢測(cè)器檢測(cè)到交流接觸器斷開(kāi)、分閘按鈕未被按下、母線斷電時(shí)，控制器就會(huì)啟動(dòng)掉電計(jì)時(shí)器；若5 s 內(nèi)母線重新上電，則控制器延時(shí)一段時(shí)間（可設(shè)置）后輸出脈沖合閘信號(hào)（脈沖寬度可設(shè)置），重合閘成功。

遙信功能：3 個(gè)開(kāi)關(guān)輸入（3DI）可實(shí)時(shí)監(jiān)視母線帶電狀態(tài)、接觸器狀態(tài)和斷、分閘按鈕狀態(tài)。

顯示功能：實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行參數(shù)、控制器功能等。

設(shè)置功能：可以設(shè)置各種儀表參數(shù)，掉電不丟失。

1.3 運(yùn)行模式

當(dāng)延時(shí)自啟動(dòng)控制器由掉電轉(zhuǎn)為上電狀態(tài)后，控制器處于鎖定狀態(tài)，只有在手動(dòng)按下合閘按鈕，合閘成功后才能解鎖，成功合閘是解鎖的唯一辦法，若控制器輸出合閘脈沖后，合閘不成功，則控制器鎖定。當(dāng)控制器處于鎖定狀態(tài)時(shí)，不會(huì)對(duì)后續(xù)瞬時(shí)停電進(jìn)行動(dòng)作，并且禁止脈沖輸出；任何時(shí)刻手動(dòng)按下分閘按鈕，模塊都立即鎖定，若當(dāng)前正在輸出合閘脈沖，則立即終止脈沖輸出；當(dāng)分閘按鈕未按下，接觸器斷開(kāi)、母線掉電和控制器解鎖3 個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，延時(shí)自啟動(dòng)控制器啟動(dòng)掉電計(jì)時(shí)，若在5 s（可以設(shè)定）之內(nèi)母線來(lái)電，則控制器延時(shí)一段時(shí)間后輸出合閘脈沖，若掉電時(shí)間大于5 s（可以設(shè)定），則模塊鎖定；若當(dāng)前正在進(jìn)行脈沖輸出倒計(jì)時(shí)，此時(shí)又發(fā)生瞬時(shí)停電，則控制器終止本次合閘動(dòng)作，并立即鎖定；若當(dāng)前正在進(jìn)行脈沖輸出倒計(jì)時(shí)或正在等待合閘脈沖輸出完畢，此時(shí)不能進(jìn)入菜單；進(jìn)入菜單后就不再進(jìn)行重合閘條件判斷，退出菜單后也不再執(zhí)行，同時(shí)，進(jìn)入菜單后控制器會(huì)關(guān)閉繼電器。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

選取2013年瞬時(shí)故障發(fā)生率較高的敖南地區(qū)敖七乙線94078 線路（2013年發(fā)生瞬時(shí)故障并強(qiáng)送成功共8 次）應(yīng)用變電所自動(dòng)重合閘[2]投切，并在該線路選取20 口遠(yuǎn)離村屯和道路的油井應(yīng)用抽油機(jī)限時(shí)延時(shí)自啟動(dòng)裝置，并跟蹤應(yīng)用效果。

2014年10月至11月安裝了20 套抽油機(jī)限時(shí)延時(shí)自啟動(dòng)裝置，并人為拉、合閘瞬時(shí)停電進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，利用抽油機(jī)限時(shí)延時(shí)自啟動(dòng)裝置對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行控制使用。

現(xiàn)場(chǎng)安裝工作完成后，按下啟動(dòng)按鈕，抽油機(jī)正常工作，進(jìn)行人為拉、合閘斷、送電，并將裝置檢測(cè)時(shí)間設(shè)定為5 s 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在抽油機(jī)斷電停止工作后，分別在3 s、8 s、9 s、10 s 等不同時(shí)間送電進(jìn)行試驗(yàn)，部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)檢測(cè)時(shí)間設(shè)定為5 s 時(shí)，3 s送電時(shí)，抽油機(jī)在停電后5 s 時(shí)啟動(dòng)，5 s 后送電時(shí)，抽油機(jī)則不啟動(dòng)。已安裝的20 臺(tái)抽油機(jī)限時(shí)延時(shí)自啟動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)停電時(shí)抽油機(jī)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)的唯一一次自啟動(dòng)，成功率達(dá)到100%。

3 效益分析

按2013年94078 線路發(fā)生瞬時(shí)停電8 次，1 口油井1 h 產(chǎn)油0.06 t，20 口井每次減少停電0.5 h 計(jì)算，則每年可以增加收益13 690 元（原油按2852元/t 計(jì)算）。

此裝置和普通油田抽油機(jī)配電箱相比，成本只增加500 元，卻減少了由于瞬時(shí)故障引起停電后因人工啟井引起的產(chǎn)量損失，降低了檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)還解決了現(xiàn)有的抽油機(jī)二次啟動(dòng)裝置存在的安全隱患。

表1 現(xiàn)場(chǎng)安裝試驗(yàn)情況

4 結(jié)論

1）抽油機(jī)限時(shí)延時(shí)自啟動(dòng)裝置能夠利用自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)配電箱的斷電自動(dòng)計(jì)時(shí)和在設(shè)定時(shí)間之內(nèi)（如5 s、7 s）的自動(dòng)啟井，并且經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝、試驗(yàn)，抽油機(jī)延時(shí)自啟動(dòng)裝置成功率達(dá)到100%。

2）應(yīng)用抽油機(jī)限時(shí)延時(shí)自啟動(dòng)裝置能大大縮短電力線路瞬時(shí)故障引起的平均油井停井時(shí)間0.5 h以上。

3）不同于常規(guī)產(chǎn)能建設(shè)應(yīng)用的自動(dòng)二次啟動(dòng)配電箱，停電后無(wú)論何時(shí)恢復(fù)供電均自動(dòng)啟動(dòng)抽油機(jī)。抽油機(jī)限時(shí)延時(shí)自啟動(dòng)裝置只需在抽油機(jī)斷電后的設(shè)定時(shí)間檢測(cè)一次是否已送電，如已送電，啟動(dòng)抽油機(jī)，如超過(guò)設(shè)定時(shí)間仍未送電，則不再檢測(cè)和啟動(dòng)抽油機(jī)；即使設(shè)定時(shí)間后送電，也不再對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行自動(dòng)啟動(dòng)，因此，它能避免來(lái)電時(shí)操作人員正在井上工作而發(fā)生安全事故。

[1]徐海龍.輸電線路瞬時(shí)故障與自動(dòng)重合閘的作用淺析[J].機(jī)電信息,2012,33:32-33.

[2]史萬(wàn)才,劉永軍.雙側(cè)電源送電線路自動(dòng)重合閘的選擇原則及選擇方式[J].北京電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2010,2:82-84.